一种边射型激光元件的制作方法

field)与主动层的量子井耦合的程度决定了模态增益(modal gain)，模态增益越高则越容易克服光学损耗(optical loss)而达到激光化(lasing)，也越容易降低产生激光的前述临界电流值。在前述传统的fp激光元件及dfb激光元件的结构中，由于来自激光元件下方侧之n型披覆层及下光局限层的电子，其移动速率大于来自激光元件上方侧之p型披覆层及上光局限层的电洞，因此电子与电洞实际上大部分会在主动层的上半部耦合而发光，这导致于实际上主动层的下半部并无法被有效的运用。除此之外，这也会使得光场大部分偏在主动层的上半部(也称为垂直方向的光场偏移)，光场与主动层的量子井耦合因此也只偏在主动层的上半部，这也导致模态增益无法提高而使得临界电流值无法降低，也无法到达高操作速率(例如10gb/s)及无法在高温下操作。综上，较大的临界电流值代表着需要提供较多的载子密度才能导致居量反转(population inversion)形成激光并导致温度上升，而载子注入主动层时会随温度上升而更容易发生溢流(overflow)现象，这也导致了载子于主动层的耦合效率降低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种边射型激光元件，以解决上述

背景技术：
中提出的技术问题。
7.为实现上述目的，根据本发公开的一个方面，提供了一种边射型激光元件，所述边射型激光元件包括：基底；第一n型披覆层，所述第一n型披覆层设置于所述基底的上方；光栅层，所述光栅层设置于所述第一n型披覆层的上方；间隔层，所述间隔层设置于所述光栅层的上方；下光局限单元，所述下光局限单元设置于所述间隔层的上方；主动层，所述主动层设置于所述下光局限单元的上方；上光局限单元，所述上光局限单元设置于所述主动层的上方；p型披覆层，所述p型披覆层设置于所述上光局限单元的上方；穿隧接面层，所述穿隧接面层设置于所述p型披覆层的上方；第二n型披覆层，所述第二n型披覆层设置于所述穿隧接面层的上方。
8.在一种可能的实现方式中，所述穿隧接面层包括蚀刻停止层。
9.在一种可能的实现方式中，所述穿隧接面层的材料为磷砷化铟镓、砷化铝镓铟、砷化铟镓或砷化铝铟。
10.在一种可能的实现方式中，所述边射型激光元件的光场与所述主动层的耦合是在所述主动层厚度的中间位置。
11.根据本公开的另一方面，提供了边射型激光元件，包括：基底；第一n型披覆层，所述第一n型披覆层设置于所述基底的上方；下光局限单元，所述下光局限单元设置于所述第一n型披覆层的上方；主动层，所述主动层设置于所述下光局限单元的上方；上光局限单元，所述上光局限单元设置于所述主动层的上方；p型披覆层，所述p型披覆层设置于所述上光局限单元的上方；穿隧接面层，所述穿隧接面层设置于所述p型披覆层的上方；下第二n型披覆层，所述下第二n型披覆层设置于所述穿隧接面层的上方；光栅层，所述光栅层设置于所述下第二n型披覆层的上方；上第二n型披覆层，所述上第二n型披覆层设置于所述光栅层的上方。
12.根据本公开的另一方面，提供了一种边射型激光元件，包括：基底；第一n型披覆层，所述第一n型披覆层设置于所述基底的上方；穿隧接面层，所述穿隧接面层设置于所述
第一n型披覆层的上方；p型披覆层，所述p型披覆层设置于所述穿隧接面层的上方；光栅层，所述光栅层设置于所述p型披覆层的上方；间隔层，所述间隔层设置于所述光栅层的上方；下光局限单元，所述下光局限单元设置于所述间隔层的上方；主动层，所述主动层设置于所述下光局限单元的上方；上光局限单元，所述上光局限单元设置于所述主动层的上方；下第二n型披覆层，所述下第二n型披覆层设置于所述上光局限单元的上方；蚀刻停止层，所述蚀刻停止层设置于所述下第二n型披覆层的上方；上第二n型披覆层，所述上第二n型披覆层设置于所述蚀刻停止层的上方。
13.本技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
14.在本发明实施例提供的一种边射型激光元件，基于边射型激光元件的p型披覆层的电阻比n型披覆层的电阻大得多，边射型激光元件的串联电阻大部分来自于p型披覆层，因此本发明将一部分的p型披覆层转置成n型披覆层后即可降低边射型激光元件的串联电阻。本发明又基于将一部分的p型披覆层转置成n型披覆层，使得光场与主动层的量子井耦合更趋向在主动层厚度的中间位置以使得主动层的下半部也能够被有效的运用并补偿垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，以使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。本发明又基于将一部分的p型披覆层转置成n型披覆层，使得光场与该光栅层相距较近，光场/光栅的耦光效率较佳，临界电流值较低，使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。
15.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
16.图1为本技术实施例1提供的一种边射型激光元件的结构剖视图。
17.图2a为比较例1中传统边射型激光元件的光场偏在主动层的上半部的示意图。
18.图2b为本技术实施例1提供的一种边射型激光元件的光场位在主动层的中间位置的示意图。
19.图3为本技术实施例2提供的一种边射型激光元件包含间隔层及光栅层的结构剖视图。
20.图4为本技术实施例3提供的一种边射型激光元件包含光栅层的结构剖视图。
21.图5为本技术实施例4提供的一种边射型激光元件具有p-i-n排序方式的结构剖视图。
22.图6为本技术实施例5提供的一种边射型激光元件具有p-i-n排序方式的结构剖视图。
23.附图标记说明：100、eel元件；10、第一电极；11、基底；111、n型缓冲层；12、第一n型披覆层；13、下光局限单元；131、下载子抑制层；132、下光局限层；14、主动层；15、上光局限单元；151、上光局限层；152、上载子抑制层；16、p型披覆层；17、穿隧接面层；171、重掺杂p型层；172、重掺杂n型层；18、第二n型披覆层；181、下第二n型披覆层；182、上第二n型披覆层；19、第二电极；e、蚀刻停止层；l、光场；s、间隔层；g、光栅层。
具体实施方式
24.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
25.首先请参阅图1，在一种实施方式中，本发明的一种边射型激光(eel)元件100系为fp激光元件，其至少包含：一第一电极10；一基底(substate)11，基底11与第一电极10接触；一n型缓冲层(buffer layer)111，n型缓冲层111设置于基底11的上表面；一第一n型披覆层(n-cladding layer)12，第一n型披覆层12设置于n型缓冲层111的上方，第一n型披覆层12可以与n型缓冲层111的上表面接触；一下光局限(separated confinement hetero-structure，sch)单元13，下光局限单元13设置于第一n型披覆层12的上方，下光局限单元13可以与第一n型披覆层12的上表面接触；一主动层(activeregion)14，主动层14设置于下光局限单元13的上方，主动层14可以与下光局限单元13的上表面接触；一上光局限单元15，上光局限单元15设置于主动层14的上方，上光局限单元15可以与主动层14的上表面接触；一p型披覆层(p-cladding layer)16，p型披覆层16设置于上光局限单元15的上方，p型披覆层16可以与上光局限单元15的上表面接触；一穿隧接面(tunnel junction，tj)层17，穿隧接面层17设置于p型披覆层16的上方，穿隧接面层17可以与p型披覆层16的上表面接触；一第二n型披覆层18，第二n型披覆层18设置于穿隧接面层17的上方，第二n型披覆层18可以与穿隧接面层17的上表面接触；一第二电极19，第二电极19设置于第二n型披覆层18的上方，第二电极19可以与第二n型披覆层18接触。换言之，eel元件100(fp激光元件)由下而上依序包括有：基底11、n型缓冲层111、第一n型披覆层12、下光局限单元13、主动层14、上光局限单元15、p型披覆层16、穿隧接面层17及第二n型披覆层18。另有二接触层(contact)，二接触层例如为第一电极10及第二电极19，可以分别与第一n型披覆层12及第二n型披覆层18分别形成欧姆接触以对主动层提供电能并注入载子。基本上，二接触层同时为n型(欧姆)电极。
26.二接触层(第一电极10及第二电极19)可以分别是磷化铟(inp)、砷化铟镓(ingaas)、金、银、铜、铁、钴、镍、钛或其类似物、合金，其中合金例如可以是锌金或锗金，第一电极10及第二电极19可以是相同的材料或不同的材料制成。第一电极10的构成方式也可以是将以s(硫)掺杂inp层基板(掺杂浓度约为1.0x10
18
～5.0x10
18
atoms/cm3)研磨至厚度约120μm，接着以80μm锗金合金做背金处理。第二电极19的构成方式也可以是将以te(碲)掺杂ingaas层或是inp磊晶层(掺杂浓度大于1.0x10
19
atoms/cm3)厚度约200nm，接着以欧姆接触制程处理。
27.基底11经过掺杂从而可以导电，在本实施例中是以磷化铟(inp)为材料所构成。基底11也可以包含相同材料的n型缓冲层111，n型缓冲层111为n型半导体层且可以为基底11的一部分，n型缓冲层111确保基底11的结晶表面平滑以供后续层体例如第一n型披覆层12于n型缓冲层111的上表面易于磊晶成长。可以理解的，n型缓冲层111及第一n型披覆层12于基底11的上表面上依序以分子束磊晶法(molecular beam epitaxy，mbe)或有机金属气相沈积法(meta lorganic chemical vapor deposition，mocvd)自基底11向上磊晶形成成长。
28.第一n型披覆层12及第二n型披覆层18分别是以经过掺杂的磷化铟(inp)构成的n型批覆层，例如以硅掺杂；p型披覆层16则是经过掺杂的磷化铟(inp)构成的p型批覆层，例如以锌掺杂。
29.下光局限单元13包括一下载子抑制层131及一下光局限层132，下载子抑制层131系设置于第一n型披覆层12的上方，下载子抑制层131可以与第一n型披覆层12的上表面接触；下光局限层132系设置于下载子抑制层131的上表面。
30.主动层14设置于下光局限层132的上方并与下光局限层132的上表面接触，主动层14可以包含一至复数个具有频谱间隙波长的量子井层，其中各量子井层在操作的波长下产生光子而发射激光光。例如，主动层14可包含磷化铟(inp)层、砷化铝铟层(alinas)层、磷砷化铟镓(ingaasp)层、砷化铟镓(ingaas)层或砷化铝镓铟(algainas)层。主动层14也可以是包含量子洞或具有适当发光性质的其他装置结构，如量子点或类似的装置结构。量子井层、量子洞或量子点等均在主动层14中依已知方式分离，以获得所需的激光光产生。
31.上光局限单元15包括一上光局限层151及一上载子抑制层152，上光局限层151设置于主动层14的上方，上光局限层151可以与主动层14的上表面接触；上载子抑制层152设置于上光局限层151的上表面。
32.下光局限层132及上光局限层151分别是以具有高折射系数的砷化铝镓铟(algainas)或磷化铟镓砷(ingaasp)构成，以局限水平方向的光场。下光局限层132及上光局限层151可以分别是折射率渐变光局限(graded-index separate confinement hetero-structure，grinsch)层。下载子抑制层131及上载子抑制层152分别以铝化铟砷(alinas)、algainas或ingaasp构成，用以防止载子溢流、降低临界电流值及提升电子/电洞的耦合率。
33.下光局限层132与上光局限层151分别配合第一n型披覆层12与p型披覆层16，以相对于主动层14形成一具有大能隙且折射率小的波导区，起到局限载子与光场的作用。
34.穿隧接面层17可以为包含一重掺杂p型层171及一重掺杂n型层172的多层结构。穿隧接面层17的重掺杂p型层171毗邻p型披覆层16，穿隧接面层17的重掺杂n型层172毗邻第二n型披覆层18。穿隧接面层17的材料可以是与p型披覆层16匹配(match)的材料，例如p型披覆层16使用inp，则穿隧接面层17可以使用ingaasp、algainas、ingaas或alinas。或者，穿隧接面层17可以使用ingaasp、algainas、ingaas、alinas或inp。
35.特别说明的是，本发明是将第二n型披覆层18及第二电极19以蚀刻方式将一部分除去而形成脊状(ridge)构造。因此，穿隧接面层17同时具有阻绝蚀刻过程的继续以成形出预定脊状构造态样的功效，换言之穿隧接面层17同时也是蚀刻停止层。
36.下表一列出传统eel元件(fp激光元件)比较例1的结构对照表。
37.表一(比较例1)。
[0038][0039]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0040]
下表二列出本发明eel元件(fp激光元件)实施例1的结构对照表。
[0041]
表二(实施例1)
[0042][0043]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0044]
与比较例1相对应之下，实施例1产生了以下优势：(1)在第11层，由于实施例1采用穿隧接面层17将比较例1的p型披覆层(第12层)转置为实施例1的第二n型披覆层18(第12层)，这使得实施例1只有p型披覆层16(厚度50nm)及穿隧接面层17的重掺杂p型层171(15nm)为p型半导体，其总厚度为65nm(65nm＝50nm 15nm)，然而比较例1却有p型披覆层(50nm)、蚀刻停止层(25nm)、p型披覆层(1500nm)及第二电极(200nm)为p型半导体，其总厚度为1775nm(1775nm＝50nm 25nm 1500nm 200nm)，实施例1的p型半导体总厚度65nm为比较例1的p型半导体总厚度1775nm的3.66％，由于串联电阻大部分来自于p型半导体，因此显而易见的，实施例1相对于比较例1具有较低的串联电阻。(2)基于前述(1)的讨论，在第13层，由于实施例1采用n型电极，因此实施例1具有较低的串联电阻，而采用p型电极的比较例1则是具有较高的串联电阻。(3)基于前述(1)的讨论，于比较例1中的电洞迁移依序是经过第二
电极(200nm)、p型披覆层(1500nm)、蚀刻停止层(25nm)及p型披覆层(50nm)的p型半导体其总厚度为1775nm，以及基于载子在n型半导体的移动速率大于载子在p型半导体的移动速率，因此电子/电洞在比较例1是在主动层(第7层)的上半部耦合而发光，使得光场l大部分偏在主动层的上半部(请参见图2a)，主动层的下半部并无法被有效的运用，这导致模态增益无法提高而使得临界电流值无法降低，也无法到达高操作速率及无法在高温下操作；然而实施例1电洞迁移所经过的p型半导体的总厚度只有65nm，其为比较例1的p型半导体的总厚度1775nm的3.66％，这使得实施例1中的光场l与主动层14的量子井耦合更趋向在主动层14厚度的中间位置(请参见图2b)，使得主动层14的上半部及下半部皆可以被有效的运用并补偿了垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，并使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。
[0045]
在另外一种实施方式中，本发明的一种边射型激光(eel)元件100为dfb激光元件，其为在前述fp激光元件的结构中进一步包含了一间隔(spacer)层s及一光栅(grating)层g，请一并参阅图3，光栅层g设置于第一n型披覆层12的上方，光栅层g可以与第一n型披覆层12的上表面接触；间隔层s设置于光栅层g的上方，间隔层s可以与光栅层g的上表面接触；而下光局限单元13的下载子抑制层131设置于间隔层s的上方，下载子抑制层131可以与间隔层s的上表面接触。换言之，eel元件100(dfb激光元件)由下而上依序包括有：基底11、n型缓冲层111、第一n型披覆层12、光栅层g、间隔层s、下光局限单元13、主动层14、上光局限单元15、p型披覆层16、穿隧接面层17及第二n型披覆层18。eel元件100(dfb激光元件)至少包含：基底11；第一n型披覆层12设置于基底11的上方；光栅层g设置于第一n型披覆层12的上方；间隔层s设置于光栅层g的上方；下光局限单元13设置于间隔层s的上方；主动层14设置于下光局限单元13的上方；上光局限单元15设置于主动层14的上方；p型披覆层16设置于上光局限单元15的上方；穿隧接面层17设置于p型披覆层16的上方；第二n型披覆层18设置于穿隧接面层17的上方。
[0046]
下表三列出传统eel元件(dfb激光元件)比较例2的结构对照表。
[0047]
表三(比较例2)
[0048]
[0049][0050]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0051]
下表四列出本发明eel元件(dfb激光元件)实施例2的结构对照表。
[0052]
表四(实施例2)
[0053]
[0054][0055]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0056]
类似于前述fp激光元件表一的比较例1与表二的实施例1讨论，与dfb激光元件比较例2相对应之下，实施例2同样产生了以下优势：(1)在第11层，由于实施例2采用穿隧接面层17将比较例2的p型披覆层(第12层)转置为实施例2的第二n型披覆层18(第12层)，这使得实施例2只有p型披覆层16(厚度50nm)及穿隧接面层17的重掺杂p型层171(15nm)为p型半导体，其总厚度为65nm，然而比较例2却有p型披覆层(50nm)、蚀刻停止层(25nm)、p型披覆层(1500nm)及第二电极(200nm)为p型半导体，其总厚度为1775nm，实施例2的p型半导体的总厚度65nm为比较例2的p型半导体的总厚度1775nm的3.66％，由于串联电阻大部分来自于p型半导体，因此显然地，实施例2相对于比较例2具有较低的串联电阻。(2)基于前述(1)的讨论，在第13层，由于实施例2采用n型电极，因此实施例2具有较低的串联电阻，而采用p型电极的比较例2则是具有较高的串联电阻。(3)基于前述(1)的讨论，在比较例2中的电洞迁移依序是经过第二电极(200nm)、p型披覆层(1500nm)、蚀刻停止层(25nm)及p型披覆层(50nm)的p型半导体，总厚度为1775nm，以及基于载子在n型半导体的移动速率大于载子在p型半导体的移动速率，因此电子/电洞在比较例2是在主动层(第7层)的上半部耦合而发光，使得光场大部分偏在主动层的上半部，主动层的下半部并无法被有效的运用，这导致模态增益无法提高而使得临界电流值无法降低，也无法到达高操作速率及无法在高温下操作；然而实施例2电洞迁移所经过的p型半导体的总厚度只有65nm，其为比较例2的p型半导体的总厚度1775nm的3.66％，这使得实施例2中的光场与主动层14的量子井耦合更趋向在主动层14厚度的中间位置，使得主动层14的上半部及下半部皆可以被有效的运用并补偿了垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，并使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。
[0057]
请参阅图4，在另外一种实施方式中，本发明的一种边射型激光(eel)元件100为另一方式的dfb激光元件，其为在前述fp激光的结构中进一步包含一光栅层g，请参阅图4，第二n型披覆层18分为一下第二n型披覆层181及一上第二n型披覆层182，而光栅层g以磊晶方式设置于下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182之间，以蚀刻方式将下第二n型披覆层181、光栅层g、上第二n型披覆层182及接触层(第二电极19)的一部分除去而形成脊状构
造，而于穿隧接面层17(蚀刻停止层)停止蚀刻。eel元件100(dfb激光元件)由下而上依序包括有：基底11、n型缓冲层111、第一n型披覆层12、光栅层g、下光局限单元13、主动层14、上光局限单元15、p型披覆层16、穿隧接面层17、下第二n型披覆层181、光栅层g及上第二n型披覆层182。eel元件100(dfb激光元件)，至少包含：基底11；第一n型披覆层12设置于基底11的上方；下光局限单元13设置于第一n型披覆层12的上方；主动层14设置于下光局限单元13的上方；上光局限单元15设置于主动层14的上方；p型披覆层16设置于上光局限单元15的上方；穿隧接面层17设置于p型披覆层16的上方；下第二n型披覆层181设置于穿隧接面层17的上方；光栅层g设置于下第二n型披覆层181的上方；上第二n型披覆层182设置于光栅层g的上方。
[0058]
下表五列出传统eel元件(dfb激光元件)比较例3的结构对照表。
[0059]
表五(比较例3)
[0060][0061]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0062]
下表六列出本发明eel元件(dfb激光元件)实施例3的结构对照表。
[0063]
表六(实施例3)
[0064]
[0065][0066]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0067]
类似于前述fp激光元件表一的比较例1与表二的实施例1讨论，与dfb激光元件比较例3相对应之下，实施例3同样产生了以下优势：(1)在第11层，由于实施例3采用穿隧接面层17将比较例3的p型披覆层(第12层及第13层)转置为实施例3的第二n型披覆层18(第12层的下第二n型披覆层181及第13层的上第二n型披覆层182)，这使得实施例3只有p型披覆层16(厚度20nm)及穿隧接面层17的重掺杂p型层171(15nm)为p型半导体，其总厚度为35nm，然而比较例3却有p型披覆层(20nm)、蚀刻停止层(15nm)、p型披覆层(25nm)、光栅层(15nm)、p型披覆层(1500nm)及第二电极(200nm)为p型半导体，其总厚度为1775nm，实施例3的p型半导体的总厚度35nm为比较例3的p型半导体的总厚度1775nm的1.97％，由于串联电阻大部分来自于p型半导体，因此显然地，实施例3相对于比较例3具有较低的串联电阻。(2)基于前述(1)的讨论，在第12层及第13层，由于实施例3采用n型电极，因此实施例3具有较低的串联电阻，而采用p型电极的比较例3则是具有较高的串联电阻。(3)基于前述(1)的讨论，在比较例3中的电洞迁移依序是经过第二电极(200nm)、p型披覆层(1500nm)、光栅层(15nm)、p型披覆
层(25nm)、蚀刻停止层(25nm)及p型披覆层(20nm)的p型半导体其总厚度为1775nm，以及基于载子在n型半导体的移动速率大于载子在p型半导体的移动速率，因此电子/电洞在比较例3是在主动层(第7层)的上半部耦合而发光，使得光场大部分偏在主动层的上半部，主动层的下半部并无法被有效的运用，这导致模态增益无法提高而使得临界电流值无法降低，也无法到达高操作速率及无法在高温下操作；然而实施例3电洞迁移所经过的p型半导体的总厚度只有35nm，其为比较例3的p型半导体的总厚度1775nm的1.97％，这使得实施例3中的光场与主动层14的量子井耦合更趋向在主动层14厚度的中间位置，使得主动层14的上半部及下半部皆可以被有效的运用并补偿了垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，并使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。
[0068]
在另外一种实施方式中，本发明的一种边射型激光(eel)元件100系为dfb激光元件，请参阅图5，eel元件100(dfb激光元件)由下而上依序包括有：第一电极10、基底11、n型缓冲层111、第一n型披覆层12、穿隧接面层17(由下而上依序为重掺杂n型层172及重掺杂p型层171)、p型披覆层16、光栅层g、间隔层s、下光局限单元13(由下而上依序为下载子抑制层131及下光局限层132)、主动层14、上光局限单元15(由下而上依序为上光局限层151及上载子抑制层152)、下第二n型披覆层181、一蚀刻停止层e、上第二n型披覆层182及第二电极19，其中下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182合称为第二n型披覆层18。换言之，第二n型披覆层18分为下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182，而蚀刻停止层e以磊晶方式设置于下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182之间，以蚀刻方式将上第二n型披覆层182及接触层(第二电极19)的一部分除去而形成脊状构造，而于蚀刻停止层e停止蚀刻。eel元件100(dfb激光元件)，至少包含：基底11；第一n型披覆层12设置于基底11的上方；穿隧接面层17设置于第一n型披覆层12的上方；p型披覆层16设置于穿隧接面层17的上方；光栅层g设置于p型披覆层16的上方；间隔层s设置于光栅层g的上方；下光局限单元13设置于间隔层s的上方；主动层14设置于下光局限单元13的上方；上光局限单元15设置于主动层14的上方；下第二n型披覆层181设置于上光局限单元15的上方；蚀刻停止层e设置于下第二n型披覆层181的上方；上第二n型披覆层182设置于蚀刻停止层e的上方。
[0069]
下表七列出传统eel元件(dfb激光元件)比较例4的结构对照表。
[0070]
表七(比较例4)
[0071]
[0072][0073]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0074]
下表八列出本发明eel元件(dfb激光元件)实施例4的结构对照表。
[0075]
表八(实施例4)
[0076]
[0077][0078]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0079]
与比较例4相对应之下，实施例4产生了以下优势：(1)实施例4是采用穿隧接面层插入在比较例4的n型披覆层(表七第4层)与光栅层(表七第4-1层)之间，由于实施例4采用穿隧接面层17(表八第4-3层及第4-4层)，这使得实施例4只有下载子抑制层131(厚度50nm)、间隔层s(150nm)、光栅层g(35nm)、p型披覆层16(500nm)及穿隧接面层17的重掺杂p型层171(15nm)为p型半导体其总厚度为750nm，然而比较例4却有p型披覆层(50nm)、蚀刻停止层(25nm)、p型披覆层(1500nm)及第二电极(200nm)为p型半导体其总厚度为1775nm，实施例4的p型半导体的总厚度750nm为比较例4的p型半导体的总厚度1775nm的42.25％，由于串联电阻大部分来自于p型半导体，因此显然地实施例4相对于比较例4而具有较低的串联电阻。(2)基于前述(1)的讨论，在比较例4中的电洞迁移依序是经过第二电极(200nm)、p型披覆层(1500nm)、蚀刻停止层(25nm)及p型披覆层(50nm)的p型半导体其总厚度为1775nm，以及基于载子在n型半导体的移动速率大于载子在p型半导体的移动速率，因此电子/电洞在比较例4是在主动层(第7层)的上半部耦合而发光，使得光场大部分偏在主动层的上半部，主动层的下半部并无法被有效的运用，这导致模态增益无法提高而使得临界电流值无法降低，也无法到达高操作速率及无法在高温下操作；然而实施例4电洞迁移所经过的p型半导体的总厚度只有750nm，其为比较例4的p型半导体的总厚度1775nm的42.25％，这使得实施例4中的光场与主动层14的量子井耦合更趋向在主动层14厚度的中间位置，使得主动层14的上半部及下半部皆可以被有效的运用并补偿了垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，并使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。(3)比较例4由下至上是采用n(n型披覆层，表七第4层)-i(主动层，表七第7层)-p(p型披覆层，表七第10层)结构排序方式，由于实施例4采用穿隧接面层17(表八第4-3层及第4-4层)，
这使得实施例4由下至上是采用p(表八第4-5层，p型披覆层16)-i(表八第7层，主动层14)-n(表八第10层，下第二n型披覆层181)结构排序方式，利用反向成长p-i-n结构减少一道p型欧姆接触(比较例4，表七第13层)金属制程，而使得制程简化。(4)基于前述(2)的讨论，操作比较例4的结构时，光场大部分偏在主动层的上半部，造成光场与光栅层(表七第4-1层)相距较远，光场/光栅的耦光效率较差，临界电流值较高；然而操作实施例4的结构时，光场趋向在主动层14厚度的中间位置，造成光场与光栅层g(表八第4-1层)相距较近，光场/光栅的耦光效率较佳，临界电流值较低，使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。
[0080]
在另外一种实现方式中，本发明的一种边射型激光(eel)元件100系为fp激光元件，请参阅图6，eel元件100(fp激光元件)由下而上依序包括有：第一电极10、基底11、n型缓冲层111、第一n型披覆层12、穿隧接面层17(由下而上依序为重掺杂n型层172及重掺杂p型层171)、p型披覆层16、下光局限单元13(由下而上依序为下载子抑制层131及下光局限层132)、主动层14、上光局限单元15(由下而上依序为上光局限层151及上载子抑制层152)、下第二n型披覆层181、蚀刻停止层e、上第二n型披覆层182及第二电极19，其中下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182合称为第二n型披覆层18。换言之，第二n型披覆层18分为下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182，而蚀刻停止层e以磊晶方式设置于下第二n型披覆层181及上第二n型披覆层182之间，以蚀刻方式将上第二n型披覆层182及接触层(第二电极19)的一部分除去而形成脊状构造，而于蚀刻停止层e停止蚀刻。换言之，eel元件至少包含：一基底11；一第一n型披覆层12，第一n型披覆层12设置于基底11的上方；一穿隧接面层17，穿隧接面层17设置于第一n型披覆层12的上方；一p型披覆层16，p型披覆层16设置于穿隧接面层17的上方；一下光局限单元13，下光局限单元13设置于p型披覆层16；一主动层14，主动层14设置于下光局限单元13的上方；一上光局限单元15，上光局限单元15设置于主动层14的上方；一下第二n型披覆层181，下第二n型披覆层181设置于上光局限单元15的上方；一蚀刻停止层e，蚀刻停止层e设置于下第二n型披覆层181的上方；一上第二n型披覆层182，上第二n型披覆层182设置于蚀刻停止层e的上方。
[0081]
下表九列出传统eel元件(fp激光元件)比较例5的结构对表。
[0082]
表九(比较例5)
[0083][0084]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0085]
下表十列出本发明eel元件(fp激光元件)实施例5的结构对照表。
[0086]
表十(实施例5)
[0087]
[0088][0089]
*注：主动层的厚度可以是依照操作eel元件的发光波长范围而设计。
[0090]
与比较例5相对应之下，实施例5产生了以下优势：(1)实施例5是采用穿隧接面层插入在比较例5的n型披覆层(表九第4层)与下载子抑制层(表九第5层)之间，由于实施例5采用穿隧接面层17(表十第4-1层及第4-2层)，这使得实施例5只有穿隧接面层17的重掺杂p型层171(15nm)及p型披覆层16(50nm)为p型半导体其总厚度为65nm，然而比较例5却有p型披覆层(50nm)、蚀刻停止层(25nm)、p型披覆层(1500nm)及第二电极(200nm)为p型半导体其总厚度为1775nm，实施例5的p型半导体的总厚度65nm为比较例5的p型半导体的总厚度1775nm的3.66％，由于串联电阻大部分来自于p型半导体，因此显然地实施例5相对于比较例5而具有较低的串联电阻。(2)基于前述(1)的讨论，在比较例1中的电洞迁移依序是经过第二电极(200nm)、p型披覆层(1500nm)、蚀刻停止层(25nm)及p型披覆层(50nm)的p型半导体其总厚度为1775nm，以及基于载子在n型半导体的移动速率大于载子在p型半导体的移动速率，因此电子/电洞在比较例1是在主动层(第7层)的上半部耦合而发光，使得光场大部分
偏在主动层的上半部，主动层的下半部并无法被有效的运用，这导致模态增益无法提高而使得临界电流值无法降低，也无法到达高操作速率及无法在高温下操作；然而实施例5电洞迁移所经过的p型半导体的总厚度只有65nm，其为比较例5的p型半导体的总厚度1775nm的3.66％，这使得实施例5中的光场与主动层14的量子井耦合更趋向在主动层14厚度的中间位置，使得主动层14的上半部及下半部皆可以被有效的运用并补偿了垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，并使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。(3)比较例5由下至上是采用n(n型披覆层，表九第4层)-i(主动层，表九第7层)-p(p型披覆层，表九第10层)结构排序方式，由于实施例5采用穿隧接面层17(表十第4-1层及第4-2层)，这使得实施例5由下至上是采用p(表十第4-3层，p型披覆层16)-i(表十第7层，主动层14)-n(表十第10层，下第二n型披覆层181)结构排序方式，利用反向成长p-i-n结构减少一道p型欧姆接触(比较例5，表九第13层)金属制程，而使得制程简化。
[0091]
特别说明的是，实施例4可以被视为系在实施例5的基础下，更包含一间隔层s及一光栅层g设置于p型披覆层16与下光局限单元13之间，光栅层g设置于p型披覆层16的上方，间隔层s设置于光栅层g的上方，下光局限单元13设置于间隔层s的上方。
[0092]
本发明是利用穿隧接面层使得一部分的p型披覆层转置成n型披覆层后将边射型激光元件的串联电阻降低。本发明又基于将一部分的p型披覆层转置成n型披覆层，使得光场与主动层的量子井耦合更趋向在主动层厚度的中间位置以使得主动层的下半部也能够被有效的运用并补偿垂直方向的光场偏移，进而提高模态增益及降低临界电流值，以使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。本发明又基于将一部分的p型披覆层转置成n型披覆层，使得光场与光栅层相距较近，光场/光栅的耦光效率较佳，临界电流值较低，使得边射型激光元件满足高温条件下操作及能够具有高操作速率。本发明又基于将一部分的p型披覆层转置成n型披覆层，使得n-i-p结构排序方式转置为p-i-n结构排序方式并减少一道p型欧姆接触金属制程，而使得制程简化。
[0093]
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
[0094]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。